1,、建筑用鋼占總鋼產(chǎn)量的比重

近數(shù)十年來,，前蘇聯(lián),、美國(guó)、日本三個(gè)國(guó)家一直是世界上鋼產(chǎn)量居前三位的國(guó)家,，其鋼產(chǎn)量輪流位居世界第一位,。因此,，這幾個(gè)國(guó)家的建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展,。而在同一時(shí)期,， 我國(guó)在這方面的發(fā)展則比較緩慢，水平也相對(duì)落后,。近幾年來,，隨著我國(guó)改革開放政策的實(shí)行和推進(jìn)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)工作取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展,。在此期間,，我國(guó)的鋼產(chǎn)量一躍成為世界第一位。1996年,，我國(guó)鋼產(chǎn)量首次突破億噸大關(guān),；1998年我國(guó)鋼產(chǎn)量已達(dá)11434萬t，而且每年增產(chǎn)300萬t.鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)為發(fā)展我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)創(chuàng)造了極好的時(shí)機(jī)。但目前,，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比在許多方面還存在著明顯的差距,，因此,，為了推動(dòng)我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用,，我們急需了解國(guó)外建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用概況。

中國(guó)的建筑用鋼總量約占全部鋼產(chǎn)量的20%～25%,，而工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家則占30%以上,。如美國(guó)和日本，該項(xiàng)指標(biāo)均已超過50%.在我國(guó),，鋼在建筑中主要用于建筑用鋼結(jié)構(gòu),，鋼筋混凝土用鋼筋，鋼絞線,，鋼絲,，門窗等，而其中鋼結(jié)構(gòu)用鋼只占10%左右,，在我國(guó)一億噸的鋼產(chǎn)量中,，真正用于鋼結(jié)構(gòu)上的也就200～300萬噸。

根據(jù)1998年中期美國(guó)金屬建筑行業(yè)分布的一些數(shù)據(jù),，美國(guó)金屬建筑行業(yè)的發(fā)展和市場(chǎng)的基本 情況是：在20世紀(jì)50,、60、70,、80和90年代,，以百萬美元計(jì)的年銷售額/以萬噸計(jì)的年加工量分別為150/30、300/65,、1200/110,、1500/125和2200/190，如以50年代為例相應(yīng)的增長(zhǎng)倍數(shù) 分別達(dá)到1.2/2,、2.8/3,、7.10/5、7和15/6.3倍,。從中可以看出,，美國(guó)的建筑用金屬年銷售額增長(zhǎng)很快，估計(jì)目前已經(jīng)超過25億美元,，年加工量也已經(jīng)達(dá)到200萬噸以上,。

2、低層,、多層建筑鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)

美國(guó)金屬建筑的主要市場(chǎng)分布：工業(yè)（生產(chǎn)用廠房,、倉(cāng)庫(kù)及輔助設(shè)施等）、商業(yè)（商場(chǎng),、旅館 ,、展覽館,、醫(yī)院、辦公大樓等）,、社區(qū)（私有及公有社區(qū)活動(dòng)中心及建筑如學(xué)校,、體育館、圖書館 ,、教堂等）,、綜合等方面，分別占到46%,、31%,、14%和9%的份額。

在美國(guó),，低層建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)還是很普遍的,。美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會(huì)和金屬房屋制造協(xié)會(huì)（AISC 和MBMA）聯(lián)合編制了低層建筑的設(shè)計(jì)指南。所謂低層建筑是指層高低于18m,，層數(shù)不超過5層的工業(yè)廠房,、倉(cāng)庫(kù)、辦公室及其他的辦公和社區(qū)建筑等,，其中兩層以下的非居住用樓房建筑占70%.

輕鋼建筑在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已被廣泛應(yīng)用于工廠,、倉(cāng)庫(kù)、體育館,、展覽館,、超市等建筑。所謂輕鋼是指以彩鋼板作為屋面和墻面,，以薄壁型鋼作檁條和圈梁,，以焊接建筑鋼結(jié)構(gòu)。

3,、高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)

由于人類文化生活不斷提高,，對(duì)高層、大跨度建筑的要求也就越來越高,。而鋼結(jié)構(gòu)本身具備自重輕,，強(qiáng)度高，施工快等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),，因此對(duì)高層,、大跨度，尤其是超高層,、超大跨度,，采用鋼結(jié)構(gòu)更是非常理想。目前世界上最高，最大的結(jié)構(gòu)采用的都是鋼結(jié)構(gòu),，而歷屆奧運(yùn)會(huì)的場(chǎng)館也多采用鋼結(jié)構(gòu),。世界上目前已經(jīng)建成的幾個(gè)純鋼結(jié)構(gòu)建筑為目前世界上最高的超高層建筑，它們是：

1931年建成的102層,、高381m的美國(guó)紐約帝國(guó)大廈（1969年以前一直是最高的）,；

1969年建成的110層、高417m的美國(guó)紐約世界貿(mào)易中心（南北兩座）,；

1970年建成的110層,、高443m的美國(guó)芝加哥西爾斯大廈,；

1996年建成的高450m的馬來西亞雙塔石油大廈（KLCC,，號(hào)稱目前世界最高，但美國(guó)的西爾斯大廈有異議）,；

我國(guó)于1997年建成的上海金茂大廈為95層,，建筑高度421m，結(jié)構(gòu)高度395m,，也躋身于世界最高行列,。如果上海浦東環(huán)球金融中心大廈（95層460m）建成，則堪稱世界最高,，實(shí)為我國(guó)一大光榮,。深圳賽格廣場(chǎng)大廈70層、高279m,，為世界上最高的全部采用鋼管混凝土的超高層建筑,，這又是我國(guó)的一大光榮。

巨型鋼結(jié)構(gòu)為高層或超高層建筑的一種嶄新體系,，它是為了滿足特殊功能或綜合功能而產(chǎn)生的,。它具有良好的建筑適應(yīng)性和潛在的高效結(jié)構(gòu)性能，是一種很有發(fā)展的結(jié)構(gòu),。如日本千葉縣43層,、高180m的NEC大樓，該建筑內(nèi)部布置大開口和大空間庭院,，其巨型結(jié)構(gòu)是由四根巨型結(jié)構(gòu)柱和四個(gè)巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系,。經(jīng)分析，這種體系具有極強(qiáng)的抗推剛度,。另一例是德國(guó)法蘭克福1997年建成的商業(yè)銀行新大樓選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com ,，63層、高298.74m,，也是歐洲最高的一棟超高層建筑,。該建筑平面為邊長(zhǎng)60m的等邊三角形，其結(jié)構(gòu)體系是以三角形頂點(diǎn)的三個(gè)獨(dú)立框筒為

4、大跨度鋼結(jié)構(gòu)

大跨度或較大跨度大都采用鋼結(jié)構(gòu),，當(dāng)然也有用“膜”完成的,，但充氣膜由于一些缺點(diǎn)近年來很少用，張力膜則也需要鋼索和鋼桿的支撐,。

大跨度鋼結(jié)構(gòu)多用于多功能體育場(chǎng)館,，會(huì)議展覽中心，博覽館,，候機(jī)廳,，飛機(jī)庫(kù)等。最早跨度最大的平板網(wǎng)架是60年代美國(guó)洛衫磯加里福尼亞大學(xué)體育館91m×122m（正放四角錐）,。 最大的雙層網(wǎng)殼是70年代也是在美國(guó)建造的休斯敦宇宙穹頂（Astrodome,，直徑196m）及新 奧爾良超級(jí)穹頂（Superdome，直徑207m）,。90年代在日本名古屋又興建了當(dāng)今世界上最大跨度的單層網(wǎng)殼,，建筑直徑229.6m，結(jié)構(gòu)直徑187.2m,，采用三向網(wǎng)格,，節(jié)點(diǎn)為能承受軸力和 彎矩的剛性節(jié)點(diǎn)。世界上最大的室內(nèi)體育館是美國(guó)1996年奧運(yùn)會(huì)的主體育館棗亞特蘭大體育館（擬橢圓形平面,，186m×235m）,，采用的是張拉整體體系的屋蓋，主要由索,、桿,、膜組成，是當(dāng)今最有發(fā)展前途的一種新型空間結(jié)構(gòu),。1993年日本建成的福岡體育館,，直徑222m，是當(dāng)今最大的開合鋼結(jié)構(gòu)屋頂,，而使1989年建成的加拿大多倫多天空穹頂（Skydo me,，直徑203m），降為世界第二跨度最大的開合結(jié)構(gòu),。超過300m的屋蓋結(jié)構(gòu)全部使用鋼板和型鋼組成,，并不是最優(yōu)方案，近年來研究較為成功的是雜交（混合）結(jié)構(gòu),，即桿,、索、膜混合使用,。最為典型的例子就是千禧之年世紀(jì)之交的千年穹頂（The Millenium Dome）,，1997年6月開始擬建,，僅用一年時(shí)間施工，1998年6月舉行升頂儀式,，該館位于英國(guó)倫敦泰晤士河南岸格林尼治,，是當(dāng)今世界跨度最大的屋蓋，穹頂酷像飛碟,，直徑320m.穹頂由12根包括10m支座在內(nèi)的高100m桅桿塔柱（柱本身90m）通過總長(zhǎng)度70km的鋼纜繩懸掛起來的,，桅桿塔 柱布置在直徑200m圓周上。穹頂網(wǎng)格由72根成對(duì)徑向索和7根環(huán)向索做成,。穹頂高50m,，中間設(shè)有中心索桁架和70m直徑環(huán)，上覆蓋144塊雙層巨幅白色涂以特福?。═eflon）的玻璃纖維布,。工程總面積8萬m2，總預(yù)算7.58億英鎊,。館內(nèi)將以“標(biāo)新立異時(shí)代”為主題舉行展覽會(huì)以迎接21世紀(jì)的到來,。館內(nèi)設(shè)有“人體探秘”,、“時(shí)光課堂”,、“金融之窗”、“地球奇跡”,、“展望未來”等12個(gè)展區(qū),。當(dāng)然，從理論角度講,，跨度再大的結(jié)構(gòu)也是有可能實(shí)現(xiàn)的,，為此，日本,、美國(guó)學(xué)者和研究單位都在進(jìn)行研究,。如1959年富勒曾提出建造一個(gè)直徑3.22km的短程線網(wǎng)殼，覆蓋紐約市第23-59號(hào)街區(qū),，網(wǎng)殼重8萬t.日本巴組鐵工所曾提出跨度200m,、500m及1000m網(wǎng)殼藍(lán)圖，其中500m為全天候多功能體育娛樂活動(dòng)廳,，1000m為創(chuàng)造理想未來城市,，體現(xiàn)工作、居住,、娛樂一體化的豐富日常生活環(huán)境,。雖然這種設(shè)想在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中能否實(shí)現(xiàn)還有待于深入研究，但在橋梁方面,，1000m左右跨度已經(jīng)實(shí)現(xiàn),，世界上跨度最大的斜拉索橋?yàn)槿毡镜亩喽嗔_大橋全長(zhǎng)為890m,；最大的懸索橋?yàn)槿毡镜拿髽?（1991m），公路鐵路兩用最大跨度橋?yàn)橄愀鄣那囫R大橋（懸索橋1377m）,。世界最早的雙曲拋物 面懸索屋蓋是著名的美國(guó)雷里競(jìng)技館,。另外歷屆奧運(yùn)會(huì)、博覽會(huì)等都可以顯示鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平,。如1972年德國(guó)慕尼黑（覆蓋7.48萬m2體育場(chǎng)的索網(wǎng)建筑群）,，1976年加拿大蒙特利爾，1980年莫斯科,，1984年美國(guó)洛杉磯,，1988年韓國(guó)漢城（120m直徑體操館及93m直徑擊劍館都是索穹頂），1992年西班牙巴塞羅那圣喬地體育館（128m）,，1996年美國(guó)亞特蘭大喬治亞穹頂（ 186m×235m索穹頂）,。2000年澳大利亞悉尼主體育場(chǎng)（11萬人，兩個(gè)220m×70m的雙曲拋物面網(wǎng)殼）,。機(jī)場(chǎng)和機(jī)庫(kù)都屬于大跨度結(jié)構(gòu),，在工程中基本上也都采用鋼結(jié)構(gòu)。如英國(guó)倫敦希思羅機(jī)庫(kù)（一,、二期）應(yīng)是規(guī)模比較大的工程,。而我國(guó)近年來建成的首都機(jī)庫(kù)（2-153m×90m）采 用三層斜放四角錐網(wǎng)格、焊接球節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架,，其跨度規(guī)模之大,，在國(guó)際上是數(shù)一數(shù)二的，這是我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)方面的又一大殊榮,。機(jī)場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由于建筑上的要求比較高,，更是絢麗多彩。香港機(jī)場(chǎng),、馬來西亞機(jī)場(chǎng)都采用大面積單體網(wǎng)殼形式,。目前，國(guó)際上以及我國(guó)都在流行一種波浪形曲面,，樹狀支承以及直接交匯的相貫節(jié)點(diǎn)的立體桁架體系,。看起來雄壯而美觀,。我國(guó)深圳機(jī)場(chǎng),、首都機(jī)場(chǎng)、上海浦東機(jī)場(chǎng)就是典型的例子,。

5,、我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)的前景與差距

從美國(guó)、日本,、歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)看,，建筑業(yè)即將成為鋼材應(yīng)用的主要市場(chǎng),。而目前 我國(guó)與之相比還有差距。因此我國(guó)的高層建筑鋼材到目前為止還都從國(guó)外進(jìn)口,，特別是大于50mm的厚鋼板,，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的Z向性能尚達(dá)不到要求 .國(guó)外不僅鋼板厚度較大，而且可以滿足各種性能要求,。如日本已經(jīng)能夠生產(chǎn)的100mm的厚鋼板,，具有以下類型：

①有高強(qiáng)度低預(yù)熱型（以前預(yù)熱75℃，現(xiàn)在預(yù)熱50℃）的厚鋼板590N/mm2級(jí)（HT590級(jí)）,；

②抗地震的厚鋼板,，主要有低屈服比高強(qiáng)度鋼材（HT590～HT780級(jí)）和低屈服點(diǎn)鋼板，這種鋼材日本重點(diǎn)生產(chǎn),，用于次要結(jié)構(gòu)上,，當(dāng)?shù)卣饡r(shí)這種材料先屈服 ，保證主要 結(jié)構(gòu)減少地震損失,；

③防火厚鋼板,。有400N/mm2及490N/mm2，當(dāng)其在600℃ 時(shí)屈服強(qiáng) 度還能達(dá)到常溫下的2/3,；

④裝飾用的奧氏體不銹鋼板及鐵素體不銹鋼板（沿海用,，優(yōu)于前者 ）。

目前,，國(guó)內(nèi)高層鋼結(jié)構(gòu)鋼材幾乎都從國(guó)外進(jìn)口,，工程總承包由國(guó)外承擔(dān)，制造和安裝則由國(guó)內(nèi)廉價(jià)勞動(dòng)力承包,，這種局面應(yīng)從速扭轉(zhuǎn)，因?yàn)檫@與我國(guó)產(chǎn)鋼大國(guó)的地位很不相稱,。大跨度鋼結(jié)構(gòu)鋼材不象高層鋼結(jié)構(gòu)那樣突出,，但設(shè)計(jì)方案（包括建筑和結(jié)構(gòu)）經(jīng)常國(guó)外中標(biāo)，這種局面與中央強(qiáng)調(diào)建立我們自己的科技創(chuàng)新體系的號(hào)召相距甚遠(yuǎn),，應(yīng)該引起我國(guó)建筑界的關(guān)注,，是水平低還是其它原因，值得我們深思,。

>國(guó)外建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用情況